专利名称：无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法
技术领域：
本发明属于分析化学领域，更具体涉及一种无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法。
技术背景毛细管导电接口最早用在毛细管安培检测中用以隔离高压电场对微电流检测的影响。毛 细管导电接口大体上可以分成三类套管式接口、膜式接口和氢氟酸刻蚀接口。 Ewing等 [Wallingford R. A. et al. Anal. Chem， 1987:59:1762]最先将套管式多孔玻璃接口用于毛 细管电泳安培法检测中，其后，Yik等[Yik Y. F. et al. J. Chromatogr, 1991:585:139]使 用多孔石墨管，O， Shea等[O'Shea T. J. et al. J. Chromatogr, 1992; 593:305]采用Nafion 管制作导电接口。 Chen等[Chen I. et al. J. Chromatogr, 1993; 664:20]设计了纤维素 膜式接口。 Park S等[Park S. et al. Anal, Chem. ， 1995， 67:911]及李关宾等[李关宾 等，分析化学，1995， 23 (4): 480]设计了 Nafion膜式导电接口。上述接口的制作较复杂， 均需在毛细管管壁上产生裂痕，不易控制，且套管式接口易引入附加体积，而膜式接口由于 膜易流失或易与外界物质相互作用致使耐用性较差。因而上述两种类型的导电接口近年来已 经很少有人使用。氢氟酸刻蚀的多孔石英毛细管导电接口因为是在毛细管外壁进行刻蚀，并 不会产生死体积，并且具有良好的导电性，最早用在毛细管电泳电化学检测器[Wallingford R. A. etal. Anal. Chem. 1987, 59: 1762; Hu Shen et al. Anal. Chem. 1997， 69: 264.] 和电致化学发光检测器[Yin Xuebo, et aL Anal. Chem. 2004, 76: 384]中用于隔离毛细管 电泳高压电场。此外，它还能有效地进行缓冲溶液交换。近年来，在样品富集[Wei Wei, et al. Anal. Chem. 2002， 74: 3899; Xing—Zheng Wu， et al. Anal Bioanal Chem. 2005， 382:848]、 二条毛细管电泳[Liu Hechun， et al. Anal. Chem. 2004, 76: 6506]以及毛细管电泳与质谱 联用[Janini G. M. et al. Anal. Chem. 2003， 75， 1615; Mehdi Moini， Anal. Chem. 2007， 79: 4241]等方面也获得了应用。尽管氢氟酸刻蚀的多孔石英毛细管导电接口在分析化学领域获得了一些应用，但其制备 技术却并不成熟，因而到目前为止这类导电接口还处于研究阶段,并没有在商品化的仪器中得 到应用。Hu Shen等[Hu Shen et al. Anal. Chem. 1997， 69: 264.]应用显微镜观察刻蚀过 程，他们认为当毛细管壁厚度小于20微米时，接口即可起到导电作用。但因为氢氟酸在毛细 管表面并非平行刻蚀，而是会产生许多孔穴[Janini G. M. et al. Anal. Chem. 2003， 75, 5984]，因此用显微镜并不能准确监测刻蚀进程。另外，因为刻蚀后的毛细管非常脆，很容 易因被折断而发生泄漏，这也使得这种方法的应用受到很大限制。Yin Xuebo等[Yin Xuebo，et al. Anal. Chem. 2004. 76: 384]对上述方法进行了较大的改进，他们只刮去毛细管刻蚀 段上半个圆周的聚酰胺涂层，因而只刻蚀半个圆周的毛细管，这样使刻蚀后的毛细管强度得 到了较大的改善。他们还采用周期性地检测通过刻蚀管壁的电流的方法来监测刻蚀过程，这 在一定程度上提高了方法的重现性。但他们的方法还没有实现对刻蚀过程的实时监测，在周 期性检测电流的间隙有可能造成接口的过度刻蚀。并且上述方法均不易实现自动化生产，因 而不利于方法的工业化大规模生产，商业化应用。 发明内容本发明的目的在于一种提供无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，该方法操作简 单有效、成本低、采用控制电位电解法监测刻蚀过程，可以实现在线监测，强度高,重现性好， 所用仪器设备简单，易实现自动化生产，有利于工业化大规模生产和商业化应用，具有显著的 经济效益。本发明的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法包括以下步骤(1) 准备在毛细管刻蚀部位刮去聚酰胺保护膜,使毛细管的石英材质暴露出来，然后 将毛细管进样端、毛细管刻蚀段和毛细管出口端分别置于三个电解池A,、 A2、 A3中， 毛细管与各电解池壁的接口部分用固体石蜡密封；毛细管的总长度记为L。，从毛细 管进样端至刻蚀段的长度记为L;(2) 溶液配制配制电解质溶液；所述的配制电解质溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液； 配制刻蚀溶液；所述的刻蚀溶液为氢氟酸-氟化铵混合溶液；(3) 通路电流I。测定在毛细管充入电解质溶液，同时在电解池A1、 A3中也充入电解质 溶液，使毛细管两端浸没在该溶液中；将毛细管高压电源的正负极分别插入电解池 A、 A3中，接通电源电解，待电流稳定后记录电流值I。和此时的电压值U;(4) 刻蚀与监测将刻蚀溶液加入电解池A2中，将电泳高压电源正负极分别插入电解池 A,、 As中，接通电源，控制电压值为U，记录电流时间曲线；当电流值I接近I。X L。/L的值时，表明毛细管导电接口已经刻蚀成功，立即关闭电泳电源，结束刻蚀，并将A2池中的刻蚀溶液吸出并用水和碳酸氢钠溶液反复洗涤；(5) 接口的取出将刻蚀好的毛细管导电接口连同电解池一起放入烘箱中，使电解池边 缘的蜡封熔解以取出接口；所述毛细管导电接口制备完成。本发明的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法的仪器，包括放置毛细管进样端的 电解池A,，所述电解池A,按照顺序与放置毛细管刻蚀段的电解池A2、放置毛细管出口端的电 解池A3排列成一条宣线，所述的放置毛细管刻蚀段的电解池A2两侧面的底边均开设有用于石 英毛细管穿过的小孔，所述放置毛细管进样端的电解池^和放置毛细管出口端的电解池A3在靠近放置毛细管刻蚀段的电解池A2侧面各开设有用于石英毛细管穿过的小孔；所述小孔 L径比毛细管外径稍大，用来固定毛细管；所述放置毛细管进样端的电解池A,还放置有高压电源 的正极；所述高压电源的负极放置于放置毛细管刻蚀段的电解池A2或放置毛细管出口端的电 解池A3中，所述高压电源的电路上还设置有安培计。本发明的制备出的石英毛细管导电接口广泛用于毛细管电泳分离高压与检测器的隔离、 或者用于制备毛细管电泳与质谱仪联用的无鞘流接口和用于低浓度样品的在线富集。本发明的显著优点为1) 毛细管在刻蚀部位刮去约1/3圆周的聚酰胺层，即可以保证刻蚀接口的导电性，又可以最 大程度地保存刻蚀后的接口的机械强度。2) 电解质选择碱性的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，这样即可以保证溶液的导电性，又可以保证 在刻蚀过程中毛细管内壁不被刻蚀。3) 刻蚀溶液采用氢氟酸与氟化铵的混合溶液，这样可以保证在刻蚀过程中消耗以及挥发掉的 氢氟酸可以及时得到补充，使刻蚀过程在一个相对恒定的速度下进行。4) 刻蚀前用固体石蜡将毛细管固定在刻蚀装置中。在刻蚀完成后，利用石蜡熔点低的特性， 在高温下可以安全取出刻蚀好的毛细管。5) 控制电位电解法监测刻蚀过程，当电流值达到计算值时，结束刻蚀；方便的在线检测，控 制制备的产品性能优异，强度高，重现性好，所用仪器设备简单,易实现自动化生产，有利 于工业化大规模生产和商业化应用，具有显著的经济效益。
图1是本发明的无死体积的石英毛细管导电接口制备装置示意图，其中1是电解池A1; 2是电解池A2; 3是电解池A3; 4是石英毛细管；5是高压电源的正极(铂电极)；6是高压电源；7是安培计；8是刻蚀接口， 9是高压电源的负极。图2是本发明的无死体积的石英毛细管导电接口制备流程图。
具体实施方式
按照本发明的发明内容实施本发明，其中在毛细管刻蚀部位刮去聚酰胺保护膜为在在毛细管刻蚀段用刀片刮去1/3圆周，长2毫米的聚酰胺保护膜。电解质溶液为浓度为0. 001 0. lmo1/1的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。被刻蚀毛细管壁两端加上的恒定的电压为1000 20000伏。其中，步骤(4)中的碳酸氢钠溶液浓度为lmol/L;步骤(5)中烘干温度为8(TC，烘干 时间为5分钟。实施例以下实施例结合附图来叙述本发明的具体工作原理本发明所说的无死体积的石英毛细管导电接口制备装置如图1所示，包括高压电源、安 培电流计和三个电解池。本发明所说的无死体积的石英毛细管导电接口制备的具体操作流程如图2所示。首先是毛细管的准备及固定，电解质溶液及刻蚀溶液的配制，测定通路电流，然后开始进入毛细管的刻蚀阶段。刻蚀进程用安培计的示数来监测，当安培计的示数接近(I。XL。/L)时，表明导电接口己经刻蚀成功，此时应该立即关闭电泳电源，结束刻蚀，并将A2池中的刻蚀液吸出并用水和lmo1/1的碳酸氢钠溶液反复洗涤。最后，将刻蚀好的接口连同电解池一同放入烘箱中8(TC烘5分钟，此时电解池边缘的蜡封将会熔解，将接口从电解池中轻轻取出。 具体步骤(1) 仪器准备在毛细管刻蚀部位用刀片刮去约1/3圆周，长约2毫米的聚酰胺保护膜，将毛 细管的石英材质暴露出来，然后将毛细管进样端、毛细管刻蚀段和毛细管出口端分别置 于三个电解池A,、 A2、 A3中，毛细管与各电解池壁的接口部分用固体石蜡密封；毛细管 的总长度记为L。，从毛细管进样端至刻蚀段的长度记为L。(2) 溶液配制电解质溶液的配制配制浓度为0. 001 0. lmo1/1的氢氧化钠或氢氧化钾溶 液；刻蚀溶液配制配制氢氟酸质量百分数为20% 30%，氟化铵浓度为0. 5 2molA 的氢氟酸-氟化铵混合溶液。(3) 通路电流(I。)测定在毛细管中以压力进样方式充入的B溶液，同时在电解池Al、 A3中 也充入电解质溶液，使毛细管两端浸没在该溶液中。将毛细管高压电源的正负极分别插 入电解池^、A3中，接通电源电解，待电流稳定后记录电流值1。和此时的电压值U( 1000 20000伏)。(4) 刻蚀与监测将刻蚀液加入电解池A2中，将电泳高压电源正负极分别插入电解池A,、 A2中，接通电源，控制电压值为U。记录电流时间曲线。当电流值I接近(I。XL。/L) 时，表明导电接口已经刻蚀成功，此时应该立即关闭电泳电源，结束刻蚀，并将A2池 中的刻蚀液吸出并用水和lmo1/1的碳酸氢钠反复洗涤。(5) 接口的取出将刻蚀好的接口连同电解池一同放入烘箱中8(TC烘5分钟，此时电解池 边缘的蜡封将会熔解，将接口从电解池中轻轻取出。导电接口制备完成。
权利要求
1.一种无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤(1)准备在毛细管刻蚀部位刮去聚酰胺保护膜，使毛细管的石英材质暴露出来，然后将毛细管进样端、毛细管刻蚀段和毛细管出口端分别置于三个电解池A1、A2、A3中，毛细管与各电解池壁的接口部分用固体石蜡密封；毛细管的总长度记为L0，从毛细管进样端至刻蚀段的长度记为L；(2)溶液配制配制电解质溶液，所述的配制电解质溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；配制刻蚀溶液，所述的刻蚀溶液为氢氟酸-氟化铵混合溶液；(3)通路电流I0测定在毛细管充入电解质溶液，同时在电解池A1、A3中也充入电解质溶液，使毛细管两端浸没在该溶液中；将毛细管高压电源的正负极分别插入电解池A1、A3中，接通电源电解，待电流稳定后记录电流值I0和此时的电压值U；(4)刻蚀与监测将刻蚀溶液加入电解池A2中，将电泳高压电源正负极分别插入电解池A1、A2中，接通电源，控制电压值为U，记录电流时间曲线；当电流值I接近I0×L0/L的值时，表明毛细管导电接口已经刻蚀成功，立即关闭电泳电源，结束刻蚀，并将A2池中的刻蚀溶液吸出并用水和碳酸氢钠溶液反复洗涤；(5)接口的取出将刻蚀好的毛细管导电接口连同电解池一起放入烘箱中，使电解池边缘的蜡封熔解以取出接口；所述毛细管导电接口制备完成。
2. 根据权利要求1所述的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，其特征在于所述 的在毛细管刻蚀部位刮去聚酰胺保护膜为在在毛细管刻蚀段用刀片刮去1/3圆周，长2毫 米的聚酰胺保护膜。
3. 根据权利要求1所述的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，其特征在于所述 的电解质溶液为浓度为0. 001 0. lmo1/1的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
4. 根据权利要求1所述的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，其特征在于所述 的刻蚀溶液中氢氟酸质量百分数为20% 30%，氟化铵浓度为0. 5 2mol/l。
5. 根据权利要求1所述的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，其特征在于所述 步骤(4)中的碳酸氢钠溶液浓度为lmol/L。
6. 根据权利要求1所述的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，其特征在于所述 步骤(5)中烘干温度为8(TC,烘干时间为5分钟。
7. 根据权利要求1所述的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，其特征在于所述 被刻蚀毛细管壁两端加上的恒定的电压为1000 20000伏。
8. —种如权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法的仪器，包括放置毛细管进样端的电解池A"其特征在于所述电解池A,按照顺序与放置毛细管刻蚀段的电解池A2、放置毛细管出口端的电解池A3排列成一条直线，所 述的放置毛细管刻蚀段的电解池A2两侧面的底边均开设有用于石英毛细管穿过的小孔， 所述放置毛细管进样端的电解池^和放置毛细管出口端的电解池A3在靠近放置毛细管刻蚀段的电解池A2侧面各开设有用于石英毛细管穿过的小孔；所述小孔孔径比毛细管外径 稍大，用来固定毛细管；所述放置毛细管进样端的电解池A还放置有高压电源的正极；所述高压电源的负极放置于放置毛细管刻蚀段的电解池A2或放置毛细管出口端的电解池 A3中，所述高压电源的电路上还设置有安培计。 9. 一种如权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的无死体积的石英毛细管导电接口的用 途，其特征在于所述制备出的石英毛细管导电接口广泛用于毛细管电泳分离高压与检 测器的隔离、或者用于制备毛细管电泳与质谱仪联用的无鞘流接口和用于低浓度样品的 在线富集。
全文摘要
本发明提供了一种无死体积的石英毛细管导电接口的制备方法，该方法包括毛细管的准备、溶液的配制、通路电流的测定、刻蚀过程的监控与终点判断、接口的取出等步骤；所用仪器包括电源、安培电流计和三个电解池；制备出的石英毛细管导电接口广泛用于毛细管电泳分离高压与检测器的隔离、用于制备毛细管电泳与质谱仪联用的无鞘流接口和用于低浓度样品的在线富集。本发明操作简单有效、成本低、采用控制电位电解法监测刻蚀过程，可以实现在线监测，强度高，重现性好，所用仪器设备简单，易实现自动化生产，有利于工业化大规模生产和商业化应用，具有显著的经济效益。
文档编号G01N27/453GK101256169SQ20081007089
公开日2008年9月3日 申请日期2008年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者彬 邱, 郭隆华, 陈国南, 陈敏新 申请人:福州大学